CN105398424B - 带有车窗水分传感器和扭矩传感器的车窗刮水器系统 - Google Patents

带有车窗水分传感器和扭矩传感器的车窗刮水器系统 Download PDF

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Abstract

一种车窗刮水器系统包括刮水器组件、车窗水分传感器、刮水器扭矩传感器和控制模块。控制模块响应于车窗水分传感器和扭矩传感器以控制车窗刮水器组件的运行。

Description

带有车窗水分传感器和扭矩传感器的车窗刮水器系统
技术领域
本发明大致地涉及车辆设备领域，并且更具体地，涉及带有车窗水分传感器和刮水器扭矩传感器的车窗刮水器系统，车窗水分传感器和刮水器扭矩传感器相辅相成并提供提高的系统性能。
背景技术
在本技术领域中，根据挡风玻璃上的水分的存在或降雨的强度调节刮水器的运行/速度的自动挡风玻璃刮水器控制系统是公知的。该系统通常包括连接至刮水器臂驱动马达的电子控制模块。该控制模块响应于传感输入来调节刮水器臂驱动马达的运行和速度。
对于过去的25年，现有技术的自动车窗刮水器系统要么利用光学传感器检测车窗上水分的存在，要么利用扭矩传感器来检测对刮水片横跨车窗的运动的阻力，其中该阻力具有随着水分的增加而减小的趋势。尽管这些现有技术的系统已经对它们的预期目的在很大程度上是有效的，但是在操作上进一步的改进是可能的。
本发明涉及响应于来自车窗水分传感器和刮水器扭矩传感器二者的传感输入的第一自动车窗刮水器系统，其中，车窗水分传感器例如为光学传感器，刮水器扭矩传感器例如为包含有设置在延伸于刮水器臂和刮水器驱动马达之间的枢转轴上的多个磁致弹性带和测量在多个磁致弹性带之间的磁场的差异的场传感器的传感器。
发明内容
根据在此描述的目的和益处，提供了一种车窗刮水器系统。该系统包括具有刮水片、保持刮水片的刮水器臂和驱动刮水器臂的刮水器马达的车窗刮水器组件。该刮水器系统还包括车窗水分传感器和刮水器扭矩传感器。刮水器系统控制模块响应于车窗水分传感器和扭矩传感器以控制车窗刮水器组件的运行。
在一个可能的实施例中，车窗水分传感器是光学传感器。这样的光学传感器包括光源、用于将光从光源引导至被刮水器组件清洁的车窗上的透镜以及用于检测来自光源的从车窗反射回来的光的光接收器。
在一个可能的实施例中，扭矩传感器包括设置在延伸于刮水器臂和刮水器驱动马达之间的枢转轴上的多个磁致弹性带以及测量当刮水器马达驱动刮水器臂扫过车窗时在多个磁致弹性带之间的磁场的差异的多个场传感器。
在一个可能的实施例中，车窗刮水器系统还包括车窗加热元件，其中该车窗加热元件也由控制模块控制。在另一个可能的实施例中，该系统还包括热流体喷射清洁系统，该热流体喷射清洁系统包括流体容器、流体加热元件、喷嘴以及响应于来自控制模块的控制信号从容器通过喷嘴泵送热流体至车窗上的泵。
根据另一方面，提供了一种用于控制挡风玻璃刮水器组件的运行以清洁车辆车窗的方法。该方法可以概括地描述为包括如下步骤：(a)通过车窗水分传感器检测车窗上水分的存在，(b)通过控制模块开始车窗刮水器组件的运行，(c)通过扭矩传感器检测挡风玻璃刮水器组件上的扭矩，以及(d)通过控制模块响应于检测的车窗水分和刮水器组件扭矩调节挡风玻璃刮水器组件的运行。在一个可能的实施例中，该方法还包括通过控制模块响应于检测到的满足预定标准的车窗水分和刮水器组件扭矩而启动车窗加热元件。在另一个可能的实施例中，该方法包括通过控制模块响应于检测到的满足预定标准的车窗水分和刮水器组件扭矩而喷射热流体至车窗上。进一步地该方法可包括通过传感器周期性地检测车窗上水分的存在和挡风玻璃刮水器组件上的扭矩，通过控制模块将水分和扭矩的检测值与预定标准进行比较，并且通过控制模块基于预定标准调节车窗刮水器组件的运行。
在一个可能的实施例中，车窗刮水器系统包括车窗刮水器组件、具有多个磁致弹性带和多个场传感器的刮水器扭矩传感器以及控制模块。
在以下说明中，示出并描述了车窗刮水器系统的若干个优选的实施例。然而应当理解，在全部不背离如前所述的和在以下的权利要求中描述的车窗刮水器系统的情况下，车窗刮水器系统能够为其他的，不同的实施例并且它的不同的细节能够在多种的，明显的方面进行修改。因此，附图和说明书应当认为是说明性的而非限制性的。
附图说明
包含于此并成为说明书的一部分的附图示出了车窗刮水器系统的若干方面，并且与描述一起用于解释其中特定的原理。在附图中：
图1是在车辆车窗上的车窗刮水器组件、车窗水分传感器、刮水器扭矩传感器和控制模块的示意图。
图2是车窗水分传感器的一个可能的实施例的示意图。
图3是刮水器转矩传感器的一个可能的实施例的示意图。
图4是车窗刮水器控制系统的控制元件的示意性框图。
图5是解释系统功能和运行的框图。
现在详细地参考车窗刮水器系统的目前的优选实施例，车窗刮水器系统的实例在附图中示出。
具体实施方式
现在参照被一起考虑并示出了车窗刮水器系统10的图1至4。如图1所示，车窗刮水器系统10包括车窗刮水器组件12，车窗刮水器组件12包括设置在由刮水器驱动马达18驱动的刮水器臂16上的刮水片14。车窗刮水器系统10还包括车窗水分传感器20、刮水器扭矩传感器22和控制模块或微处理器24。
更具体地，在图2中示出的一个可能的实施例中，车窗水分传感器20包括光学传感器，该光学传感包括保持光源28的壳体26。透镜30将由光源28发出的光引导至将要被车窗刮水器组件12清洁的车窗W上，光接收器32检测自光源的从车窗反射回去的光。车窗上水分的存在具有散射从光源28发出的光的趋势。因此，随着车窗W上水分的增加，反射回来并由接收器32接收到的光会减少。
如图3所示，在系统10的一个可能的实施例中，扭矩传感器22包括设置在枢转驱动轴36上的多个磁致弹性带341-34n，其中，枢转驱动轴36在刮水器马达18与刮水器臂16的头部之间延伸。此外，扭矩传感器22包括邻近磁致弹性带341-34n设置在车辆上的多个场传感器381-38n。当刮水器驱动马达18驱动由刮水器臂16携带的刮水片14时，这些场传感器381-38n测量在多个磁致弹性带341-34n之间的磁场的差异。随着车窗W上的水分的量增加，刮水片14上的摩擦或阻力减小并且枢转臂36上的扭矩减小。
应当理解，在车窗W上的水分的量(a)与从车窗W反射回光接收器32的光的量和施加于车窗刮水器组件12的枢转轴36上的扭矩的量这两个量(b)之间存在相反关系。通过大量试验，已经将预定的标准制作成查找表，用于在车窗刮水器系统10的运行中指导控制模块24。
如图4所示，控制模块24通过信号线40连接至车窗水分传感器20以及通过信号线42连接至刮水器扭矩传感器22。进一步地，控制模块24通过信号线44连接至刮水器驱动马达18。
在本发明的一个可能的实施例中，车窗W包括可以用于加热车窗W并减少车窗上的雾、冰或雪的车窗电阻加热元件46。在该实施例中，控制模块24通过信号线48控制车窗加热元件46的运行。
在另一个可能的实施例中，系统10包括通常由参考标号50指代的热流体喷射清洁子系统，该热流体喷射清洁子系统包括流体容器52、流体加热元件54、喷嘴56和泵58。控制模块24通过信号线60控制加热元件54的运行以及通过信号线62控制泵58的运行。
现在参照图5，图5示意性示出了车窗刮水器系统10的功能和运行。在启动系统10时，车窗水分传感器或光学传感器20检测车窗W上水分的存在。更具体而言，传感器20从光源28发射光束，然后将从光源发射的光束的强度与通过光接收器32检测到的反射光的强度进行比较。产生的光反射率值给出了被车窗W上的水分或其他物质散射的光的量的指示。检测到的光反射率值通过信号线40被发送至控制模块24，控制模块24将该值与表明低反射、中等反射和高反射的预定标准进行比较。
几乎在同时，控制模块24沿着线44发送控制信号至刮水器驱动马达18以使保持在刮水器臂16上的车窗刮水片14横跨车窗W扫过一次。在做该动作时，刮水器扭矩传感器22检测施加至枢转驱动轴36的扭矩的量。这是通过测量在枢转驱动轴36上的磁致弹性带341-34n之间的磁场的差异的场传感器381-38n实现的。产生的扭矩值然后从刮水器扭矩传感器22通过信号线42发送至控制模块24。
然后控制模块24将感测或检测到的扭矩值与预定的标准进行比较并作出检测到的值是否落入低扭矩、中等扭矩或高扭矩范围内的判定。控制模块24然后确定检测到的光反射率值和检测到的扭矩值的交集并且通过信号线44发送适当的信号至刮水器驱动马达18，以使刮水器系统10以匹配驾驶条件的适当的延时和/或速度运行，该驾驶条件具体地包括在车窗W上存在的水分和其他物质。
如果系统10还配备有可选择的车窗加热元件46，那么当获得授权时，控制模块响应基于来自传感器20、22的数据的检测到的条件沿着线48提供适当的控制信号至车窗加热元件46。相似地，如果系统10配备有可选择的热流体喷射清洁子系统50，那么当获得授权时，控制模块28响应如由传感器20、22检测到的驾驶条件，通过控制线60发送适当的控制信号至加热元件54以及通过控制线62发送适当的控制信号至泵58以便优化清洁子系统50的运行。
总之，通过在此公开的车窗刮水器系统10的运行和相关的方法可得到许多益处。更具体地，刮水器运行通过控制模块24响应来自车窗水分传感器或光学传感器20以及刮水器扭矩传感器22的二者的输入而被自动控制。有利地，相比于仅单独地依靠光学数据或扭矩数据的现有技术的系统可能实现的，刮水器系统10通过光学传感器数据和扭矩传感器数据的组合可更高效和更有效地运行车窗刮水器组件12。
例如，光学传感器20的一个缺点是它只能监测或检测整个挡风玻璃W的一小块表面区域上的雨水。因此，可能在较长的一段时间内检测不到小雨。这可能导致当暴雨后降雨开始减小时刮水器过早地关闭。在这种情况中，扭矩传感器22检测在挡风玻璃W上的水分，并且它提供的数据可以被控制模块24使用以适当地维持挡风玻璃刮水器的运行直到降雨最终停止。
应当理解，从光学传感器20和扭矩传感器22的二者提供的数据使控制模块24更快速和更准确地识别和响应于结冰挡风玻璃条件。结冰检测通过从扭矩传感器22读出的低扭矩以及从光学传感器20读出的高光散射的组合来表明。
可选择的车窗加热元件46和/或可选择的热流体喷射清洁子系统50的提供进一步提高了系统10的运行能力，因此当遇到包括那些与严冬天气相关的各种行驶条件时，它可更好的适应和满足车辆操作者的需要。
以上已经以示例和描述的目的被呈现。这并不意味着穷尽车窗刮水器系统和相关的方法的实施例或将车窗刮水器系统和相关的方法的实施例限制在所公开的精确的形式上。根据以上教导的各种修改和变化是可能的。例如，车窗刮水器系统10可以包含额外的传感器以将更多的运行数据提供给控制模块24，控制模块24利用这些数据做出相应的动作以调节车窗刮水器组件12的运行，例如包括车窗刮水器组件12的运行速度。这些额外的传感器包括但不必要地限于车辆速度传感器、环境温度传感器、空气循环系统温度传感器以及它们的组合。在另一个可能的实施例中，车窗刮水器系统10仅依靠包括磁致弹性带341-34n和场传感器381-38n的扭矩传感器22。当根据它们被公平地、合法地和公正地赋予的宽度来解释时，所有这些修改和变化都在所附权利要求的范围内。

Claims (14)

1.一种车窗刮水器系统，包括：
车窗刮水器组件，所述车窗刮水器组件包括刮水片、保持所述刮水片的刮水器臂和驱动所述刮水器臂的刮水器马达；
车窗水分传感器；
刮水器扭矩传感器；
控制模块，所述控制模块响应于所述车窗水分传感器和所述扭矩传感器以控制所述车窗刮水器组件的运行；以及
车窗加热元件，所述车窗加热元件由所述控制模块控制,其中，当所述控制模块识别所述车窗水分传感器检测到的光反射率值和所述扭矩传感器检测到的扭矩值满足预定标准时时，控制启动所述车窗加热元件。
2.根据权利要求1所述的车窗刮水器系统，其中，所述车窗水分传感器是光学传感器。
3.根据权利要求2所述的车窗刮水器系统，其中，所述光学传感器包括光源、用于将光从所述光源引导至将由所述车窗刮水器组件清洁的车窗上的透镜，以及用于检测来自所述光源的从所述车窗反射回来的光的光接收器。
4.根据权利要求2所述的车窗刮水器系统，其中，所述控制模块进一步设置为：将所述车窗水分传感器检测到的光反射率值与包括低反射范围、中等反射范围和高反射范围的预定反射标准进行比较，和将所述扭矩传感器检测到的扭矩值与包括低扭矩范围、中等扭矩范围和高扭矩范围的预定扭矩标准进行比较。
5.根据权利要求4所述的车窗刮水器系统，其中，当所述控制模块识别所述车窗水分传感器检测到的光反射率值落入所述低反射范围内、并且所述扭矩传感器检测到的扭矩值落入所述高扭矩范围内时，控制启动所述车窗加热元件和热流体喷射清洁子系统的流体加热元件。
6.根据权利要求5所述的车窗刮水器系统，其中，所述系统还包括所述热流体喷射清洁子系统，所述热流体喷射清洁子系统包括流体容器、所述流体加热元件、喷嘴和泵，所述泵用于响应来自所述控制模块的控制信号将热流体从所述容器通过所述喷嘴泵送至所述车窗上。
7.根据权利要求1所述的车窗刮水器系统，其中，所述扭矩传感器包括设置在延伸于所述刮水器臂和所述刮水器马达之间的枢转轴上的多个磁致弹性带，以及测量在所述多个磁致弹性带之间的磁场的差异的多个场传感器。
8.根据权利要求6所述的车窗刮水器系统，其中，当所述控制模块识别所述车窗水分传感器检测到的光反射率值和所述扭矩传感器检测到的扭矩值满足第二结冰条件时，控制开启所述流体加热元件；
其中，所述第二结冰条件包括：所述车窗水分传感器检测到的光反射率值落入所述低反射范围内，并且所述扭矩传感器检测到的扭矩值落入所述中等扭矩范围内。
9.一种控制挡风玻璃刮水器组件的运行以清洁车辆车窗的方法，所述方法包括：
通过车窗水分传感器检测所述车窗的光反射率；
通过控制模块开始所述车窗刮水器组件的运行；
通过扭矩传感器检测在所述挡风玻璃刮水器组件上的扭矩；以及
通过所述控制模块响应于检测到的所述光反射率和所述扭矩而调节所述车窗刮水器组件的运行，其中，当所述控制模块识别所述车窗水分传感器检测到的光反射率和所述扭矩传感器检测到的扭矩满足第一预定标准时，控制启动车窗加热元件。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括通过所述控制模块将所述车窗水分传感器检测到的光反射率与包括低反射范围、中等反射范围和高反射范围的预定反射标准进行比较，和通过所述控制模块将所述扭矩传感器检测到的扭矩与包括低扭矩范围、中等扭矩范围和高扭矩范围的预定扭矩标准进行比较。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括通过所述控制模块响应于检测到的满足第二预定标准的车窗水分和刮水器组件扭矩而喷射热流体至所述车窗上。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，当所述控制模块识别所述车窗水分传感器检测到的光反射率落入所述低反射范围内、并且所述扭矩传感器检测到的扭矩落入所述高扭矩范围内时，控制启动所述车窗加热元件和热流体喷射清洁子系统的流体加热元件。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第二预定标准包括：所述车窗水分传感器检测到的光反射率落入所述低反射范围内，并且所述扭矩传感器检测到的扭矩落入所述中等扭矩范围内。
14.一种车窗刮水器系统，包括：
车窗刮水器组件，所述车窗刮水器组件包括刮水片、保持所述刮水片的刮水器臂和驱动所述刮水器臂的刮水器马达；
车窗加热元件；
车窗水分传感器，包括用于测量车窗的光反射率值的光学传感器；
刮水器扭矩传感器，所述刮水器扭矩传感器包括设置在延伸于所述刮水器臂和所述刮水器驱动马达之间的枢转轴上的多个磁致弹性带，以及测量在所述多个磁致弹性带之间的磁场的差异的多个场传感器；以及
控制模块，所述控制模块响应于所述扭矩传感器和所述车窗水分传感器以控制所述车窗刮水器组件的运行，其中，当所述控制模块识别所述车窗水分传感器检测到的光反射率值和所述扭矩传感器检测到的扭矩值满足结冰条件时，控制启动所述车窗加热元件和热流体喷射清洁子系统的流体加热元件，其中，所述结冰条件包括：所述车窗水分传感器检测到的光反射率值落入低反射范围内，并且所述扭矩传感器检测到的扭矩值落入高扭矩范围内。
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